◆化学学科的新分类
在20世纪20年代以前,化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。20年代以后,由于世界经济的高速发展,化学键的电子理论和量子力学的诞生、电子技术和计算机技术的兴起,化学研究在理论上和实验技术上都获得了新的手段,导致这门学科从30年代起就飞跃发展,出现了崭新的面貌。现在把化学内容一般分为生物化学、有机化学、高分子化学、应用化学和化学工程学、物理化学、无机化学等五大类共80项,实际包括了七大分支学科。
根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地学等学科相互渗透的情况,化学可作如下分类:◎电解下的分子模型
无机化学:元素化学、无机合成化学、无机固体化学、配位化学、生物无机化学、有机金属化学等。
有机化学:元素有机化学、一般有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。
物理化学:化学热力学、结构化学、化学动力学等。
分析化学:化学分析、仪器和新技术分析。
高分子化学:天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用等。
核化学核放射性化学:放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学等。
生物化学:一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。
其他与化学有关的边缘学科还有:地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、字宙化学、星际化学等。
◆现代无机化学
现代无机化学以现代科学为依据,采用先进的实验技术研究无机物的性质、反应过程和结构组成。除碳的衍生物——有机化合物外,元素周期表中所有100多种元素及化合物几乎都是无机化学的研究对象。天然资源的开发、利用、生产和科学技术对合成新型材料的迫切要求,都为无机化学提出了大量急需解决的研究课题,从而使无机化学在许多新型化合物的台成和应用方面取得了大发展。
◎有机物分子模型
◆现代有机化学
有机化学是研究碳和它的衍生物的一个化学分支学科。迄今为止,已知的有机化合物已超过500万种。20世纪以来,有机化学的发展十分迅速,无论是在理论上或是在实践上,都有重大突破。在有机化合物的结构、化学反应机理、化学键的本质与空间构型等方面都取得了不少研究成果。在有机合成方面,实现了原料来源多样化,不仅采用天然生物有机体或煤焦油等,而且还大力发展了电石化学和石油化学。
◆现代物理化学
现代物理化学是研究所有物质体系的化学行为的原理、规律和方法的学科。并从微观到宏观对结构与性质的关系规律、化学过程机理及其控制进行了研究。它是化学以及在分子层次上研究物质变化的其他学科领域的理论基础。在物理化学发展过程中,逐步形成了若干分支学科:结构化学、化学热力学、化学动力学、**界面化学、催化、电化学、量子化学等。20世纪的物理化学随着物理科学发展的总趋势偏重于微观的和理论的研究,取得不少里程碑式的成就,如化学键本质、分子间相互作用、分子结构的测定、表面形态与结构的精细观察等等。
◆化学热力学
化学热力学是物理化学和热力学的一个分支学科,它主要研究物质系统在各种条件下的物理和化学变化中所伴随着的能量变化,从而对化学反应的方向和进行的程度作出准确的判断。化学热力学的核心理论有三个:所有的物质都具有能量,能量是守恒的,各种能量可以相互转化;事物总是自发地趋向于平衡态;处于平衡态的物质系统可用几个可观测量描述。
◆化学动力学
1889年阿伦尼乌斯针对反应速度随温度变化的规律引入了“活化分子”、“活化热”的概念,并利用范霍夫等人的研究成果,导出反应速度的指数定律。这个定律所揭示的物理意义和质量作用定律一起为化学动力学的发展奠定了基础。他还提出电解质的电离理论,并因此获得1903年诺贝尔化学奖。
自从1923年荷兰的化学家德拜(1884~1966)提出了强电介质静电作用理论,能更好地解释一些溶液和电化学现象后,现代电化学已发展成为一门研究电解与化学能或电能相互转变,以及光能或其他辐射能通过电化学途径转变为化学能或电能的一门学科,尤其在工业生产中电化学有相当广泛的应用。
化学动力学研究化学反应的速度、方向以及反应过程中的理论问题。近几十年来,它已经能在原子和分子水平上研究其态与态之间的变化。由于绝大多数化学反应都是在溶液中进行的,因此对溶液的研究一直为化学家们所关注。
◆化学动力学的发展
赫希巴哈主要从事微观反应动力学,尤其是分子碰撞动力学的研究。他与李远哲共同研究和发展了交叉分子束的方法,创造了可以从动力学角度探讨化学反应的途径,最终为了解化合物相互反应的基本原理做出了重要贡献。他们的工作将激光、光电子能谱与分子束结合,使化学家有可能以分子水平研究化学反应所出现的各种动态,开创了化学动力学研究的新阶段,提供了控制化学反应方向与过程的发展前景。他们与另一位从事化学反应动力学和分子反应动态学的波拉尼共获1986年诺贝尔化学奖。